基于Stackelberg博弈的供應鏈中信息共享的價值分析

寧波大學考核答題紙（20 10 20 11 學年第 二 學期）課號： 課程名稱： 供應鏈管理專題 改卷教師： 學號： 姓 名： 潘漢青 得 分： 基于Stackelberg博弈的供應鏈中信息共享的價值分析摘 要：基于單一制造商與單一零售商所構成的供應鏈系統(tǒng)，本文運用Stackelberg博弈的基本理論，在信息不共享和信息共享這兩種情況下，分別對供應鏈系統(tǒng)的成本控制和利潤增值進行研究。通過對模型的分析，明確了供應鏈中信息共享的價值：信息共享可以降低供應鏈的成本，增加供應鏈的利潤，并且得出信息共享程度越高，整個供應鏈產(chǎn)生的利潤就越大。關鍵字：博弈論；供應鏈；信息共享；價值分析Abstract: In the supply chain system with a manufacturer and a retailer, this paper use the basic theory of Stackelberg gamble, and analyze the cost control and profit value-added under the condition of information sharing or not. Through the analysis of the model, this paper defines the value of information sharing in the supply chain: information sharing can reduce supply cost and increase profit of the supply chain, and the higher degree of information sharing, the greater profit arising.Key Words: gamble theory; supply chain system; information sharing;value analysis一、引言21世紀企業(yè)之間的競爭實質(zhì)上是供應鏈之間的競爭。顧客的消費水平不斷提高，需求日趨多樣化和多變性，這對產(chǎn)品或服務的快速響應提出了越來越高的要求，因此，企業(yè)越來越注重協(xié)調(diào)供應鏈之間的關系，而協(xié)調(diào)供應鏈的關鍵就是實現(xiàn)信息共享。企業(yè)只有在供應鏈各個節(jié)點實現(xiàn)高質(zhì)量的信息傳遞與共享，才能保證供應鏈的協(xié)調(diào)運行。因此,信息共享作為維持合作關系的重要途徑,受到了各個企業(yè)的廣泛關注。Stackelberg博弈特征的供應鏈屬于典型的分布控制型供應鏈，其中存在一個主導者和一個跟隨者，雙方均以追求自身利益最大化為目標，是具有獨立決策權的決策者。本文從Stackelberg博弈的基本理論出發(fā)，假設供應鏈系統(tǒng)中存在兩個行為主體：制造商是整個供應鏈的主導者，零售商事跟隨者，從成本控制和利潤增值這兩個方面來分析供應鏈中信息共享的價值。二、信息共享在成本控制中的價值分析此時的供應鏈中存在兩個兩個行為主體：一個是制造商，另一個是零售商。在成本控制方面，為追求自身利益的最大化，制造商會盡量控制其生產(chǎn)成本與庫存成本，零售商則會盡量控制其訂貨成本與庫存成本。在傳統(tǒng)的供應鏈中，制造商按照訂單以一定批量進行生產(chǎn)，零售商則根據(jù)庫存情況周期性地向生產(chǎn)商訂購產(chǎn)品；在信息共享的供應鏈中，制造商與零售商共同預則市場需求，雙方的庫存狀況透明，可以認為整個供應鏈中只存在一處庫存。本文中的變量說明如下：生產(chǎn)或采購的批量為Q；制造商的生產(chǎn)率（單位時間產(chǎn)量）為P，零售商的總需求量為D；制造商的每次生產(chǎn)成本為S1，單位產(chǎn)品的存儲費用為H1；零售商的每次訂貨費用為S2，單位產(chǎn)品的存儲費用為H2。因此，制造商和零售商的成本函數(shù)分別為： 供應鏈的總成本：1、不進行信息共享時的博弈分析當制造商與零售商不共享庫存信息時，零售商根據(jù)具體的庫存情況周期性地向制造商訂購一定數(shù)量的產(chǎn)品，制造商根據(jù)訂貨量進行批量生產(chǎn)。因此，雙方會選擇各自最優(yōu)的生產(chǎn)和訂貨批量來降低自己的成本，即制造商會選擇最優(yōu)生產(chǎn)批量，而零售商則選擇最優(yōu)訂貨批量。求解過程如下：當制造商選擇最優(yōu)生產(chǎn)批量時，對CS(Q)進行求導，由 得：，則供應鏈的總成本為：當零售商選擇最優(yōu)訂貨批量時，對CL(Q)進行求導，由 得：，則供應鏈的總成本為：2、進行信息共享時的博弈分析當制造商與零售商共享庫存信息時，雙方開始共同預測市場的需求，此時雙方的庫存合二為一，呈現(xiàn)透明狀態(tài)。因此，此時的目標函數(shù)為總成本最小下的經(jīng)濟批量，即聯(lián)合經(jīng)濟批量。當制造商與零售商選擇聯(lián)合經(jīng)濟批量時，由得，則供應鏈的總成本為： 顯然，C3C1，C3C2，說明共享庫存信息可以降低供應鏈的庫存成本，共享信息的價值是兩者之間的差額，即：價值=min(C1,C2 )-C3。因此，企業(yè)在實施供應鏈管理的過程中，進行信息共享與數(shù)據(jù)交換，可以降低企業(yè)的經(jīng)營成本，從而提升企業(yè)競爭力。三、信息共享在利潤增值中的價值分析 此時的供應鏈中存在兩個兩個行為主體：一個是制造商（主導者），另一個是零售商（跟隨者），他們都是獨立的決策者，其目標是實現(xiàn)各自利潤的最大化。因此，決策過程為：制造商根據(jù)市場需求制定產(chǎn)品的生產(chǎn)計劃，在生產(chǎn)完成之后與銷售之前確定批發(fā)價格，以實現(xiàn)自己的利益最大化。然后，根據(jù)制造商的批發(fā)價格，零售商在進行市場分析的基礎上，確定產(chǎn)品的零售價和訂貨量以實現(xiàn)利潤的最大化。本文中的主要變量說明如下：制造商商品的批發(fā)價為P1，零售商在批發(fā)價的基礎上增加的價格為P2；銷售量為Q，其函數(shù)表達式為：Q=a-b(P1+P2)，其中a和b為常數(shù)；制造商生產(chǎn)產(chǎn)品的單位成本為C1，零售商單位產(chǎn)品的銷售成本為C2。因為制造商與零售商的單位成本隨著自己可利用的技術信息的增加而減少，設X1為制造商自身擁有的信息，X2為零售商自身擁有的信息，X1是制造商向零售商提供的信息，X2是零售商向制造商提供的信息，其中代表信息共享的程度，0,1。由此可得：制造商的利潤函數(shù)表達式：零售商的利潤函數(shù)表達式：供應鏈的利潤函數(shù)表達式：1、不進行信息共享時的博弈分析制造商與供應商不進行信息共享時，兩者呈現(xiàn)完全的市場關系，此時=0。此時，制造商要實現(xiàn)利潤最大化，其批發(fā)價作為決策變量，必須滿足利潤最大化的一階導數(shù)條件，從而到得P1的函數(shù)表達式：把P1代入Q=a-b(P1+P2)并化簡得到：把Q代入并化簡得到： 在滿足上述條件的情況下，接著考慮零售商利潤最大化的條件，求得P2的函數(shù)表達式：由P2可以計算出各項經(jīng)濟指標，P1，Q的表達式如下 最終可以得出整個供應鏈利潤函數(shù)的表達式為：2、進行信息共享時的博弈分析 制造商與零售商進行信息共享時，此時，按照不進行信息共享時的求解方法與過程，可以得出信息共享時的Stackelberg博弈的均衡解。在進行信息共享的條件下，供應鏈中相應的價格、銷售量分別為： 從而得出供應鏈的總利潤為：3、數(shù)值算例假設：C1=2，C2=1，X1=0.6，X2=0.4，a=100，b=10，根據(jù)上述的推導過程，我們可以計算得出信息共享與信息不共享時的均衡結果，如表1所示。表1 信息不共享與信息共享時的均衡結果及比較值銷售量Q制造商利潤零售商利潤總利潤信息不共享=0204080120信息共享=0.220.542.02584.05126.075=0.42144.188.2132.3=0.621.546.22592.45138.675=0.82248.496.8145.2=122.550.625101.25151.875由表1可知，信息共享時的銷售量大于信息不共享時的銷售量，信息共享時制造商與零售商的利潤大于信息不共享時的利潤，信息共享時整個供應鏈的總利潤大于信息不共享時的利潤。信息共享時，隨著制造商和零售商信息共享水平的提高，銷售量、制造商利潤、零售商利潤和整個供應鏈的利潤都呈逐漸增長的趨勢。因此，在相互信任的前提下，供應鏈中的企業(yè)只有進行信息共享，才能獲得較高的利潤。信息共享不僅提高了企業(yè)的利潤，更重要的是大大提高了整個供應鏈的總利潤。四、總結本文運用Stackelberg博弈的基本理論，分別針對信息不共享和信息共享這兩種情況，對單一制造商和單一供應零售商構成的兩級供應鏈系統(tǒng)的成本控制和利潤增值進行研究。通過對信息部共享和信息共享的均衡結果進行比較與分析，我們可以看出：與信息不共享時相比，當制造商與零售商進行信息共享時，企業(yè)以及整個供應鏈的成本將會降低，而利潤將會增加，并且隨著信息共享程度的增加，整個供應鏈的利潤也會逐漸增加。因此，進行供應鏈管理，加強供應鏈企業(yè)間的信息共享，是企業(yè)降低運營成本，增加企業(yè)利潤，提升競爭力的有效